トマトにおける抗酸化物質の蓄積促進と大腸がんの予防評価三浦謙

筑波大学大学院生命環境科学研究科

緒言治助教

２. 抗酸化能の測定

生活習慣病に派生するメタボリックシンドロームやガ

0.5g トマトを 5mL の 80% エタノール中でホモジナンなどの一連の症状は、活性酸素の増加によって引き起イズした後、50μL のトマト抽出液に 450μL 80% エタこされることが多い。そのため、食品における抗酸化物

ノール、500μL 200μM DPPH （1,1– ジフェニル–2– ピ質の蓄積は食品栄養学的に重要な意義がある。

クリルヒドラジル）を添加した。30 分放置後、517 nm

通常植物は低温に曝されると氷の形成を妨げるため糖度を上昇させて氷点を下げる。また、代謝系酵素は低温の波長を吸光度計にて測定した。
O2- に対する抗酸化能の測定にはクレタ–S（アトー）をによって活性が低下するため、光合成によって生じる過用いた。0.5g トマト果実を 2mL 80% エタノールでホモ剰なエネルギーが活性酸素になり得る。それを防ぐ目

ジナイズした後、Xanthine–Xanthine oxidase によって生成された O2- を MPEC（2–methyl–6–p–methoxyphenylethyl

的でビタミン C やカロテノイドといった抗酸化物質の1)蓄積が低温によって促進される 。これら代謝産物の蓄imidazopyrazinone）によって化学発光させ、その発光量積は低温シグナルによって調節されることがこれまでのをルミノメーターで測定した。

研究により明らかにされつつある。そこで本研究では低温シグナルの上位に位置する転写因子 ICE1 をトマトに

３. トマト果実によるメタボローム解析

おいて過剰発現させ、低温シグナルを活性化することで野生型及び ICE1 過剰発現トマトを 25℃、長日条件抗酸化物質を蓄積したトマトを作出することを目的とす（16 h light/8 h dark）で栽培した後、赤色に呈色した果る。ICE1 はこれまでに明らかにされている低温シグナ

実を採取し液体窒素で凍結させたサンプルを破砕した。

ルにおいて最上位に位置すると考えられる転写因子で低クロロホルム及び Milli–Q 水を加え、撹拌、遠心分離後、2)温応答に必要である 。また、この ICE1 が低温で誘導水相を限外ろ過（5kDa）処理を行った。ろ液を乾固させ、される多くの遺伝子を調節していることが分かっている

再び Milli–Q 水に溶解して測定を行った。測定には CE–3)

ことから、ICE1 過剰発現により低温シグナルを活性TOFMS のカチオンモード、アニオンモードにて行った化させ、通常条件でも低温応答状態を作り出せると考え（ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ株式会社）。

られる。

結実験方法

果

１. トマト ICE1 による糖及び抗酸化物質の蓄積
シロイヌナズナ ICE1 の配列をもとにトマト EST 配列

１. 糖及び抗酸化物質量の測定
糖含量に関してはデジタル糖度計（Spittz）を用いてと比較して、野生型トマトから ICE1 ORF を単離した。

Brix 値を測定した。βカロテン及びリコペン量に関して

まず、トマト ICE1 がシロイヌナズナ ICE1 と同様、転は、トマトをアセトン―ヘキサン溶液でホモジナイズし写活性化能を有するかについて一過的発現系を用いて検た後、上層の吸光度（663nm, 645nm, 505nm, 453nm）証を行った。するとトマト ICE1 を導入した場合、転写4)を測定し、永田らの方法により算出した 。ビタミン C活性化能が上昇することが明らかとなった。

量は RQ flex plus（Merck）を用いて測定した。

次にトマト ICE1 を 35S プロモータ制御下で発現させ

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三浦

謙

治るコンストラクトを作製し、トマト Micro–Tom に形質すると、ICE1 過剰発現植物では野生株よりも多くの転換を行った。そのうち発現量の多い植物３系統を本研

DPPH 由来ラジカルを捕捉することが明らかとなった究の解析に用いた。ICE1 形質転換トマトでは、低温耐（図２）。また別の活性酸素種での抗酸化作用を調べるた
め O2- を指標とした方法でも測定を行った。O2- を生成性を示した。このことからトマト ICE1 はシロイヌナズ
ナ ICE1 と同様、低温応答に関わると考えられる。
そこで、通常低温で誘導されてくる糖や抗酸化物質のした溶液に対して抗酸化能を調べたところ、DPPH 由来ラジカルと同様、ICE1 過剰発現トマトにおいて O2- を蓄積を ICE1 過剰発現トマトにおいて測定した。その結より多く捕捉することが明らかとなった（図２）。このこ

果、通常条件においても糖度、βカロテン、リコペン、とから、ICE1 過剰発現トマトでは抗酸化物質の蓄積にビタミン C 量ともに ICE1 過剰発現植物において、そのより抗酸化能が上昇していることが明らかとなった。

蓄積量が増大していた（図１）。

上記のように糖度の上昇、抗酸化物質の蓄積、抗酸化能これらの抗酸化物質の蓄積が上昇していたことから、の上昇が ICE1 過剰発現トマトで見られたことから、こ1,1– ジフェニル –2– ピクリルヒドラジル（DPPH）をラ

れらのトマトにおいて代謝産物の蓄積を包括的に調べる

ジカル発生剤として、そのラジカル捕捉率を測定した。

ため、メタボローム解析を行った（図３）。その結果、糖図１ 野生株 (WT) と ICE1 過剰発現トマト (#34, #70, #74) 果実における糖度 (A)、β - カロテン (B)、リコペン (C)、ビタミン C(D) 蓄積量の比較

図２

野生株（WT）と ICE1 過剰発現トマト（#34, #70, #74）果実における抗酸化能の比較
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トマトにおける抗酸化物質の蓄積促進と大腸がんの予防評価度上昇で見られたように、グルコース–6–リン酸、フルることが明らかとなった。一方で、野生株に比べて尿素・クトース–6–リン酸、フルクトース–1,6–リン酸といったオルニチンといった尿酸回路、マレイン酸・フマル酸と糖の上昇が見られた。また適合溶質と考えられるグルタいったクエン酸回路における代謝産物の低下が見られミン酸、プロリン、スペルミジンなどのアミン酸、ポリた。これらの結果から、ICE1 過剰発現トマトでは、低アミン等が ICE1 過剰発現トマトにおいて、その蓄積が温で誘導されると考えられる糖度、適合溶質の上昇、抗上昇した。抗酸化物質としてはグルタチオン、ビタミン酸化物質の蓄積が見られた。

C、ビタミン B6 等が ICE1 過剰発現トマトで上昇してい図３

野生株（左）と ICE1 過剰発現トマト（#70, 右）果実におけるメタボローム解析の一部（解糖系）
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三考

浦謙

治

心に行われる解析ではあったが、グルタミン酸やプロリ察

本研究により、トマト ICE1 が単離され、ICE1 過剰発ンといったアミノ酸の蓄積や尿酸回路に由来する代謝産現トマトでは糖度、抗酸化物質の蓄積及び抗酸化能が上物の低下と新たな知見を得ることができた。植物におい昇することが明らかとなった。て二次代謝産物が抗酸化物質として働くことが多いこと

トマトにおける糖度の上昇は、食品としての価値を向から、今後は二次代謝産物をも調べることで新たな抗酸上させる。実際、糖度の高いトマトは商品価値が増し、化物質を明らかにできる可能性が考えられる。

甘くておいしいトマトとして売りに出されている。一般的に糖度７～８以上のトマトをフルーツトマトと呼ぶ

要約が、ICE1 過剰発現トマトの中でも #70 ラインは糖度７低温シグナル伝達因子 ICE1 によってトマトにおける程度の甘さがある。このトマトは通常に育てただけで、低温耐性、糖度上昇、抗酸化物質の蓄積が促進された。

高い値を示している。今回用いた ICE1 過剰発現トマト

抗酸化物質の蓄積促進は ICE1 過剰発現トマト果実におでは抗酸化物質として知られているβカロテン、リコピける抗酸化能の上昇をもたらした。またメタボローム解ン、ビタミン C の蓄積上昇が見られた ( 図１)。これら

析により、ビタミン類や種々のアミノ酸が ICE1 過剰発の抗酸化物質の上昇は、活性酸素除去に関わっていると考えられる。実際 DPPH ラジカル及び O2- に対する抗現トマトで上昇していることが明らかとなった。

酸化活性は ICE1 過剰発現トマトで有意に上昇した ( 図謝辞２)。こうした食品による抗酸化作用は、活性酸素が原

本研究の遂行にあたり、公益財団法人三島海雲記念財因で引き起こされる疾患に有効であると考えられる。活団より学術研究奨励金のご支援を賜りましたこと深謝い性酸素増加によって引き起こされる疾患としては、メタたします。また、本研究の遂行にあたり、多大なご助言ボリックシンドロームやガンなどがあげられる。特に多を頂きました筑波大学大学院生命環境科学研究科・江面くの抗酸化物質は生体内で活性酸素除去に働き、炎症巣浩教授、有泉亨助教に深く御礼申し上げます。などに生じる活性酸素からゲノム DNA を防御する働きがあると考えられている。今後マウスによる生体内での文効果の検証を行い、抗酸化物質の蓄積という食品として

1) Kaplan F et al.: Plant Physiol , 136, 4159-4168, 2004.

献等

2) Chinnusamy V et al.: Genes Dev, 17, 1043-1054, 2003.の有用性を明らかにしていく必要がある。

3) Lee BH et al.: Plant Cell 17, 3155-3175, 2005.

また、今回のメタボローム解析では一次代謝産物が中4) 永田雅靖ら：園芸学会雑誌、61, 686-687, 1992.

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